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蹦床运动中的物理知识

发布时间:2017-02-12 点击数: 字号:- 小 + 大【收藏】【打印文章】

蹦床运动中的物理知识

泰州二中 孙娟

一、教学目标:

1.让学生对蹦床进行观察,知道蹦床是由弹簧组成的,要求运用所学知识,指出弹簧中所蕴藏的力学及能量学知识,比较系统地写出总结报告。

2.组织学生观看蹦床运动比赛,了解在蹦床运动项目中涉及到的物理知识。

二、教学内容:

蹦床运动是居健身,娱乐,观赏和竞技于一身的综合性运动项目,在娱乐的同时对人的身体具有很大帮助 。蹦床运动中蕴含很多物理知识。

1.蹦床运动中的动力学知识

蹦床运动员先通过双脚给蹦床一个向下的弹力,蹦床反作用于运动员一个向上的弹力,这时运动员受到两个力,一个是向下的自身的重力,一个是向上的弹力,因为一开始弹力比较大,两者的合力向上,所以产生向上的加速度,使运动员由静力止向上加速运动,随着弹簧的形变量越来越小,弹力也越来越小,当弹力比重力还小时,合力向下,运动员向上减速。运动员脱离蹦床后,如果忽略空气阻力,则只受重力作用,根据牛顿第二定律,这时加速度向下,运动员继续向上做减速运动,直到速度减为零。此时运动员悬在高空中,只受重力,这时的加速度向下,运动员开始向下做加速运动。当运动员接触弹簧后,运动员又受到了两个力,弹力和重力的作用,一开始弹力比较小,合力向下,加速度向下,运动员向下加速运动,随着弹簧的形变量越来越大,弹力也越来越大,当弹力增加到比重力还大时,合外力向上,加速度向上,运动员开始向下做减速运动,直到速度减为零。以后从开始重复新一轮的循环。

例题1一位蹦床运动员仅在竖直方向上运动,蹦床对运动员的弹力F随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来,如图所示.设运动过程中不计空气阻力,g10m/s2.结合图象,试求:



1)运动员的质量;
2)运动过程中,运动员的最大加速度;

3)运动员离开蹦床上升的最大高度.

解:(1)由图分析可知:运动员的重力等于500N,则运动员质量为m=50kg 
2)由图读出弹力的最大值为Fm=2500N根据牛顿第二定律得:Fm-mg=mam,运动员的最大加速度am=-g=40m/s2
    3)由图读出运动员在空中运动的时间为T=8.4s-6.8s=1.6s
   根据对称性可知:下落时间为t==0.8s
   所以运动员离开蹦床上升的最大高度h=gt2=3.2m

2.蹦床运动中的能量转化

蹦床运动中涉及的能量转化过程很多,在蹦床运动的不同过程中,能量转化过程是不同的。

运动员在向下蹬床时是重力势能和体内的化学能转化为弹性势能,在弹起过程中是弹性势能转化为动能和重力势能,脱离蹦床向上弹出的过程,是动能转化为重力势能,向下落但未接触蹦床过程中时重力势能转化为动能,下落接触蹦床后到速度为零过程中,动能和重力势能又转化为弹性势能。

例题2:运动员从蹦床上弹起后在空中向上运动的过程中,其动能和重力势能的变化是

A.重力势能增大,动能减小             B.重力势能增大,动能增大

C.重力势能减小,动能减小             D.重力势能减小,动能增大

解:运动员从蹦床弹起后向上运动的过程中,质量不变,高度增大,重力势能

增大;速度减小,动能减小.
故选A

蹦床运动中涉及的物理学知识还很多,比如功能知识,比如如果考虑空气阻力如何解释等等。希望同学们课后查阅相关资料,比较系统地归纳总结一下,写一份研究性报告。

(编辑:guoting)

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